[发明专利]一种LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法

说明书

本发明公开了一种LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法，LLC类双向有源桥逆变器的谐振电路由变压器原边的谐振电感L_r,谐振电容C_r和励磁电感L_m组成。双向有源桥逆变器由于环境因素导致的谐振参数偏移会引发电压传输增益的变化，且在级联系统中其输出阻抗和负载变换器输入阻抗相互干扰会引发级联不稳定问题。本发明提供的LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法，通过稳定性设计过程辅助电压传输增益设计过程，能够实现双向有源桥逆变器具有稳定的电压传输增益，并且在和负载变换器级联时可以保证稳定性。

技术领域

本发明涉及LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法，属于电力电子电路设计领域。

背景技术

目前在微电网中，双向有源桥逆变器的应用愈加广泛，它可以实现电能的双向传输，并且它与其他的电能变换器相比具有明显的优势：比如它具有高电能密度，方便实现软开关特性，并且其中的变压器可以实现电隔离，因此双向有源桥逆变器的性能提升是微电网发展的重要问题之一。而在实际应用中，双向有源桥逆变器常与负载变换器级联来实现更加复杂的电能变换要求。

LLC谐振双向有源桥逆变器由于其突出的高性能低成本而被广泛应用，但在实际应用中，环境的温度变化或是厂家的生产误差等都会导致谐振参数偏移标准值，从而导致电压传输增益无法达到预期要求，而稳定的电压传输增益是评价双向有源桥逆变器性能的重要指标之一。在与负载变换器级联时，由于阻抗相互影响会引发级联不稳定问题，此时双向有源桥逆变器直流输出电压会发生大范围波动，严重影响电能质量。

在电力电子技术中，针对级联系统的稳定性问题通常采用Middlebrook阻抗比判据来分析，其要求源电能变换器输出阻抗小于负载电能变换器的输入阻抗。但只利用该定理进行参数设计又无法满足稳定电压传输增益的要求。为了兼顾双向有源桥逆变器的稳定电压传输增益和其在级联系统中的稳定性两方面性能要求，有必要设计一种LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法，实现双向有源桥逆变器的稳定电压传输增益和其在级联系统中的稳定性两方面性能要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种LLC类双向有源桥逆变器谐振参数设计方法，具体步骤包括：

步骤1：根据设计前提，包括变压器变比n，双向有源桥逆变器输入V_in、输出电压V_out、输出功率P、输入和输出电压允许变化范围α和β，以及电感L_m和L_r预期最大变化率τ和电容C_r预期最大变化率η，计算对应的谐振电路品质因数标准制Q_1R，给出励磁电感与谐振电感的比值k的选取范围；

步骤2：根据不同励磁电感与谐振电感的比值k，计算对应的谐振参数标准值L_rR,C_rR,L_mR；

步骤3：计算不同励磁电感与谐振电感的比值k的情况下的双向有源桥逆变器输出阻抗Z_out，在谐振参数预期变化范围内选取最大的输出阻抗峰值Z_{out_max}；判断Z_{out_max}数值是否小于负载变换器输入阻抗幅值Z_in，若是，则对应的k值可以满足级联稳定性条件，稳定性设计过程结束；若否，则选取不同的k值直到Z_{out_max}小于Z_in；

步骤4：根据稳定性设计过程所选择取的k，验证是否可以实现双向有源桥逆变器恒定电压传输增益；若是，则设计过程完成，谐振参数确定为该k值对应的谐振参数标准值；若否，重新选取k重复上述步骤直到验证成功。